DE1039768B - Logisches magnetisches Element - Google Patents

Description

Magnetische Elemente für die Ausführung von Speicher- und Schaltoperationen sind bei Rechengeräten verbreitet in Gebrauch. Um auch andere, logische Operationen mit magnetischen Elementen vornehmen und die dafür bei Verwendung einfächer Toroidelemente erforderlichen Schaltungen vereinfachen zu können, wurden schon magnetische Elemente mit mehreren magnetischen Kreisen vorgeschlagen.

Ein Grundbaustein derzeitiger Rechengeräte ist das *° binäre Halb-Addierwerk mit zwei Ein- und zwei Ausgängen sowie das Voll-Addierwerk mit drei Ein- und zwei Ausgängen. Auch für diese ursprünglich mit Röhren oder Richtleitern aufgebauten Bausteine wurde bereits die Anwendung magnetischer Elemente vorgeschlagen.

Gegenstand der Erfindung ist ein magnetisches Element, das die Funktionen eines binären Halb- oder Voll-Addierwerkes mit einer Mindestzahl von Schaltelementen auszuüben imstande ist. Das magnetische Element hat drei magnetische Kreise mit teilweise gemeinsamen Kreisabschnitten; jeder Kreis hat mit jedem der übrigen einen Abschnitt gemeinsam. Zwei Eingangswicklungen sind auf gemeinsamen Kreisabschnitten und zwei Ausgangswicklungen auf einem a5 weiteren gemeinsamen und einem nicht gemeinsamen Kreisabschnitt vorgesehen.

Zwei Ausführungs- und ein Schaltungsbeispiel werden in der folgenden Beschreibung an Hand von Zeichnungen beschrieben, welche in

Fig. 1 und 1A zwei Ausführungsformen des magnetischen Elementes, in den

Fig. 2 A, 2 B und 2 C den Fluß verlauf bei verschiedenen Zuständen, in den

Fig. 3 A, 3 B und 3 C den Fig. 2 A bis 2 C zugeordnete Impulsdiagramme, in

Fig. 4 die Hystereseschleife eines für das Element geeigneten Werkstoffes und in

Fig. 5 den Aufbau eines Voll-Addierwerkes aus zwei Elementen zeigen.

Das magnetische Element 10 nach der Ausführungsform der Fig. 1 enthält drei magnetische Kreise mit· den Abschnitten 10a, 1Oe, 1Of, Wh (Kreis I); 10c, 1Od, 1Of, 10 g· (Kreis II) und 105, 10g-, 10 h (Kreis III). Der Abschnitt 10/ ist den Kreisen I und II, 10g den Kreisen II und III und 10 h den Kreisen I und III gemeinsam. Alle Abschnitte dieses Beispiels haben gleichen, der Abschnitt 10/ als einziger den doppelten Querschnitt. Die geometrischen Abmessungen des Elementes seien so gewählt, daß die magnetischen Widerstände der Kreise I und II untereinander gleich und doppelt so groß werden wie der des Kreises III.

Den Eingangswicklungen 12 und 14 auf den Ab-Logisches magnetisches Element

Anmelder:

IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen. Gesellschaft m.b.H.,
Sindelfingen (Württ), Tübinger Allee 49

, A w iff hl vow JtZ. M*./

Edwin William Bauer, Poughkeepsie,

N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

schnitten 10 h und 10 g· können Eingangsimpulse zugeführt werden, deren Erzeugung schematisch durch den Schalter 26 in Reihe mit einer Spannungsquelle 28 und einem Begrenzerwiderstand 30 an jeder Wicklung dargestellt wird. Je eine Ausgangswicklung 16 und 18 umschlingen die Abschnitte 10/ und 10 b.

Der Kreis III bildet einen »Ausschließlichen-ODER«-Kreis. Die Wicklungen 12 und 14 rufen darin entgegengerichtete MMKe hervor, die sich bei koinzidentem Auftreten aufheben und in der Ausgangswicklung 18 keine Spannung induzieren. Falls nur einer der Wicklungen 12 oder 14 ein Stromimpuls zugeführt wird, erscheint ein Ausgangsimpuls an Klemme 20. Der von z. B. Wicklung 12 erzeugte magnetische Fluß (Wicklung 14 stromlos!) durchläuft nicht nur den Kreis III mit der Wicklung 18, sondern verzweigt sich entsprechend den magnetischen Widerständen. Da voraussetzungsgemäß die Widerstände der Kreise I und II je doppelt so groß sind wie der von Kreis I, verläuft der Hauptteil des Flusses im Kreis I. Diesen Fall zeigt die Fig. 2 A. Führt nur die Wicklung 14 Strom, so bildet sich eine dazu spiegelbildliche Flußverteilung aus, die in Fig. 2 B gezeigt ist. Aus beiden Figuren ist auch zu ersehen, daß die Flußrichtung im Abschnitt 10 b und damit die Impulspolarität in der Wicklung 20 für die beiden Fälle verschieden ist. Im Abschnitt 10/ verläuft der Fluß jedoch beide Male von unten nach oben.

Die Fig. 2 C gibt den Flußverlauf für den Fall koinzidenter Impulse in den Wicklungen 12 und 14 wieder. Der genannte Fluß bleibt hier auf die Kreise I und II beschränkt, in der Wicklung 16 des Abschnitts 16 kommen die Teilflüsse beider Kreise zur Wicklung. Dieser Teil der Anordnung wirkt als UND-Kreis.

809 639/243

Die Arbeitsweise der Anordnung bei den"drei mit den Fig. 2A, 2B, 2C beschriebenen Betriebszuständen geht noch deutlicher aus den Impulsdiagrammen der entsprechend zugeordneten Fig. 3 A, 3 B, 3 C hervor. Die links angeschriebenen Zahlen bezeichnen die Wicklungen und Klemmen des magnetischen Elementes. Bei Fig. 3 A führt die Wicklung 12 in der Zeit von ij bis t., einen Impuls, welcher an Klemme 20 einen Ausgangsimpuls hervorruft. Der kleine Teilfluß durch den Abschnitt 10/ liefert nur ein Signal geringer Amplitude an Klemme 22 der Wicklung 16. Dasselbe gilt bei Fig. 3 B, dessen entgegengesetztes gepoltes Ausgangssignal an Klemme 20 durch die Wicklung 14 erzeugt wurde. Die Polarität des Restsignals der Klemme 22 bleibt gleich. Koinzidente Impulse bei den Eingangswicklungen verursachen (Fig. 3C) kein Signal an Klemme 20, jedoch ein etwa doppelt so großes an Klemme 22.

Die Amplitude des Signals an Klemme 22 hängt unter anderem auch davon ab, ob die Eingangssignale aus einer Quelle konstanten Stromes oder konstanter Spannung geliefert werden, d. h., ob — im Beispiel der Fig. 1 — der Widerstand 30 groß gegen den vom Betriebszustand des magnetischen Elementes abhängigen Scheinwiderstand der Wicklungen 12 und 14 gemacht wurde. Die ausgezogenen Linien der Fig. 3 C gelten für Konstantstromspeisung. Liegt konstante Spannung an (Widerstand 30 relativ klein), so fließt bei koinzidenter Impulsgabe in jede Wicklung ein höherer Strom, weil der magnetische Widerstand des verketteten Kreises größer (106 flußfrei!) und die Wicklungsinduktivität infolgedessen kleiner wird. Die Impulse nehmen die gestrichelt gezeichneten Werte an. Bei der Flußverteilung spielen natürlich die gewählten Querschnittsverhältnisse, die geometrische Konfiguration und der bei der Magnetisierung durchlaufene Teil der Hysteresekurve des Elementes eine Rolle. Der Werkstoff für das magnetische Element kann Rechteckcharakteristik mit hohem Verhältnis Remanenz zur Sättigung haben. Vorzuziehen ist aber eine 5-//-Kurve der in Fig. 4 gezeigten Art mit relativ niedrigem Br-Bs-Verhältnis (unter 0,5) und großen, annähernd geraden Abschnitten.

Das magnetische Element der Fig. 1 stellt ein Halb-Addierwerk dar: Impulse auf den Wicklungen 12 oder 14 bringen einen Summenimpuls an Klemme 20 hervor, koinzidente Impulse einen Übertragsimpuls an Klemme 22.

Zwei solcher Elemente lassen sich zu einem VoIl-Addierwerk kombinieren (Fig. 5). Das Element WA erzeugt aus den bei 30¹X und 3OF einlaufenden Impulsen über die Wicklungen 12^4 und 14^4 Summenimpulse in der Wicklung 18 A, die über Gleichrichter einen Widerstand 38 in immer gleicher Richtung durchlaufen. Die Spannung an diesem Widerstand durchläuft ein von Zeitimpulsen 42 geöffnetes Tor 34, und diese dienen als Eingangsimpulse der Wicklung eines zweiten Elementes 105, dessen zweite Eingangswicklung 125 von Übertragsimpulsen 3OC beaufschlagt ist. An Klemme 32^S* der Summenwicklung erscheinen die endgültigen Summenimpulse, während die Übertragswicklungen 16 A und 165 beider Elemente über einen ODER-Kreis 44 die Klemme C speisen.

Die Fig. 1A zeigt in der Funktion gleiches magnetisches Element, das sich von Fig. 1 nur durch die geometrische Anordnung der magnetischen Kreise unterscheidet.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Logisches magnetisches Element mit drei magnetischen Kreisen mit teilweise gemeinsamen Kreisabschnitten, dadurch gekennzeichnet, daß jeder magnetische Kreis mit jedem der beiden übrigen Kreise einen Abschnitt gemein hat und daß zwei Eingangswicklungen auf gemeinsamen Kreisabschnitten und zwei Ausgangswicklungen auf einem weiteren gemeinsamen und auf einem nicht gemeinsamen Kreisabschnitt vorgesehen sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der magnetischen Kreise mit untereinander gleichem, aber höherem magnetischem Widerstand versehen sind als der dritte.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswicklungen auf Kreisabschnitten liegen, welche dem dritten Kreis und je einem der beiden ersten Kreise gemeinsam sind.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Eingangswicklungen im dritten Kreis entgegengesetzte, im gemeinsamen Abschnitt der beiden ersten Kreise gleichgerichtete MMKe hervorrufen.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Ausgangswicklungen auf dem den beiden ersten Kreisen gemeinsamen Abschnitt, die andere auf dem dritten Kreis untergebracht sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 809 639/243 9.5«